Экология как наука. Задачи экологии

Экология как  наука. Задачи экологии.

“ Экология - это биологическая наука, изучающая формирование, структуру и функционирование биологических систем всех уровней от организма до биосферы и их взаимодействие с окружающей средой.

 Экология как наука должна решать следующие задачи:

1.Изучать законы и закономерности  взаимодействия организмов со  средой их обитания.

2.Изучать формирование, структуру  и функционирование надорганизменных  биологических систем (популяция,  биоценоз (сообщество), биогеоценоз  (экосистема), биом, биосфера).

3.Изучать законы и закономерности  взаимодействия надорганизменных  биологических систем с окружающей  средой.

 

Отличительные особенности живого организма.

Всем живым организмам в большей или меньшей степени свойственны определенные

размеры и форма, обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение и

приспособляемость.

Неживые объекты могут обладать одним или несколькими из перечисленных

свойств, но никогда не проявляют  всю совокупность этих свойств одновременно.

Отличительные признаки живых организмов.

  1. Живые организмы — важный  компонент биосферы. Клеточное строение  — характерный признак всех  организмов, за исключением вирусов.  Наличие в клетках плазматической  мембраны, цитоплазмы, ядра. Особенность  бактерий: отсутствие оформленного ядра, митохондрий, хлоропластов. Особенности растений: наличие в клетке клеточной стенки, хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, автотрофный способ питания. Особенности животных: отсутствие в клетках хлоропластов, вакуолей с клеточным соком, оболочки из клетчатки, гетеротрофный способ питания.

2. Наличие в составе живых  организмов органических веществ:  сахара, крахмала, жира, белка, нуклеиновых  кислот и неорганических веществ:  воды и минеральных солей. Сходство  химического состава у представителей разных царств живой природы.

 3. Обмен веществ — главный признак живого, включающий питание, дыхание, транспорт веществ, их преобразование и создание из них веществ и структур собственного организма, освобождение энергии в одних процессах и использование в других, выделение конечных продуктов жизнедеятельности. Обмен веществами и энергией с окружающей средой.

4. Размножение, воспроизведение  потомства — признак живых  организмов. Развитие дочернего  организма из одной клетки (зиготы  при половом размножении) или группы клеток (при вегетативном размножении) материнского организма. Значение размножения в увеличении численности особей вида, их расселении и освоении новых территорий, сохранении сходства и преемственности между родителями и потомством в ряду многих поколений.

5. Наследственность и изменчивость — свойства организмов. Наследственность — свойство организмов передавать присущие им особенности строения и развития потомству. Примеры наследственности: из семян березы вырастают растения березы, у кошки рождаются похожие на родителей котята. Изменчивость — возникновение у потомства новых признаков. Примеры изменчивости: растения березы, выросшие из семян материнского растения одного поколения, различаются по длине и окраске ствола, числу листьев и др.

6. Раздражимость — свойство живых организмов. Способность организмов воспринимать раздражения из окружающей среды и в соответствии с ними координировать свою деятельность, поведение — комплекс приспособительных двигательных реакций, возникающих в ответ на разнообразные раздражения из окружающей среды. Особенности поведения животных. Рефлексы и элементы рассудочной деятельности животных.

Поведение растений, бактерий, грибов: разные формы движения — тро-пизмы, настии, таксисы.

Только комплекс всех перечисленных признаков характеризует живые организмы.

 

Обмен веществ (метаболизм). Разновидности обмена веществ: дыхание, фотосинтез, хемосинтез.

Метаболи́зм (от греч. μεταβολή — «превращение, изменение»), или обмен веществ -  набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

 Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.

Дыхание – разновидность, осуществляемая только при участии кислорода, при которой происходит полный распад исходных веществ (до минеральных компонентов); дыханию всегда предшествует брожение.

Фотосинтез - это синтез органических соединений в листьях зеленых растений из воды и

углекислого газа атмосферы с использованием солнечной (световой) энергии,

адсорбируемой хлорофиллом в хлоропластах. Благодаря фотосинтезу происходит

улавливание энергии видимого света  и превращение ее в химическую энергию,

сохраняемую (запасаемую) в органических веществах, образуемых при фотосинтезе

Значение фотосинтеза гигантское. Отметим лишь, что он поставляет топливо (энергию) и атмосферный кислород, необходимые для существовария всего живого. Следовательно, роль фотосинтеза является планетарной.

Хемосинтез - это синтез органических веществ с помощью энергии, генерируемой окислением

неорганических соединений, например, аммиака, оксида железа, сероводорода.

 

Онтогене́з.

Онтогене́з (от греч. οντογένεση: ον - существо и γένεση -  происхождение, рождение) -индивидуальное развитие организма от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до смерти.

Термин «онтогенез» впервые был введён Э. Геккелем в 1866 году. В ходе онтогенеза происходит процесс реализации генетической информации, полученной от родителей.

У многоклеточных животных в составе онтогенеза принято различать фазы эмбрионального (под покровом яйцевых оболочек) и постэмбрионального (за пределами яйца) развития, а у живородящих животных пренатальный (до рождения) и постнатальный (после рождения) онтогенез.

У семенных растений к эмбриональному развитию относят процессы развития зародыша, происходящие в семени.

 

Филогенез.

Филогене́з, или Филогения (др.-греч. φῦλον, phylon — племя, раса и др.-греч. γενετικός, genetikos — имеющий отношение к рождению) — историческое развитие организмов.

В биологии филогенез рассматривает развитие биологического вида во времени. Таксономия, классификация организмов по сходству, основана на филогенезе, но методологически отличается от филогенетического представления организмов.

Филогенез рассматривает эволюцию в качестве процесса, в котором генетическая линия - организмы от предка к потомкам - разветвляется во времени, и её отдельные ветви могут специализироваться относительно общего предка, сливаться в результате гибридизации или исчезать в результате вымирания.

 

Рост и развитие - важнейшие процессы, обусловливающие морфологические и функциональные изменения организма в восходящей фазе онтогенеза.

 Рост - количественное увеличение биомассы организма за счет увеличения размеров и массы отдельных его клеток благодаря их делению.

 Развитие - качественное преобразование тканей и органов организма, которые протекают как за счет увеличения размеров, так и за счет дифференцировочных процессов (увеличение разнообразия и специализации клеточных структур), и приводит к качественным и количественным изменениям функций организма.

Р. и р. протекают гетерохронно, причем для каждой из тканей организма  фазы роста и дифференцировочных процессов чередуются.

 

Адаптация организмов.

Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться.

Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных  организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются  в ходе эволюции видов.

Именно механизм адаптации, выработанный в результате длительной эволюции, обеспечивает возможность существования  организма в постоянно меняющихся условиях среды.

 

Основные механизмы  адаптации:

1) биохимические - проявляются во  внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества;

2) физиологические - например, усиление  потоотделения при повышении  температуры у ряда видов; 

3) морфо-анатомические - особенности  строения и формы тела, связанные  с образом жизни;

4) поведенческие - например, поиск  животными благоприятных мест  обитания, создание нор, гнезд  и т. п.;

5) онтогенетические - ускорение или  замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при  изменении условий.

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т.е. могут влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

 

Морфофункциональная приспособленность растений к взаимодействию с внешней средой: функции корней, стебля (ствола, веток), листьев, цветов, плодов.

Любой живой организм через свои потребности и необходимость  их удовлетворения связан со средой обитания посредством морфофункциональной приспособленности (адаптации) к определенным условиям жизни.

Растения - это живые организмы, обладающие комплексом признаков, позволяющих отличать их от представителей других царств (грибов, животных) и связанных с особенностями питания:

1. Растения потребляют в качестве  питания - воздух, источника энергии  солнечный свет;

2. Способность к неограниченному росту в течение всей жизни, благодаря которому происходит постоянное увеличение поверхности тела и увеличение площади питания;

3. Неподвижный образ жизни, обуславливающий  необходимость расселения в виде  зачатков: спор, семян, специализированных участков вегетативного тела;

4. Способ питания (поглощение  из окружающей среды газовых  смесей и растворов).

5. Особенности строения клеток: прочная оболочка; пластиды связывающие  между собой живые клетки.

Корень - это орган растения, обладающий неограниченным верхушечным ростом, имеющий радиальное строение и не несущий листьев.

Корни удерживают растение в почве. Через корни растение получает из почвы воду и минеральные вещества. Корни растения образуют корневую систему.

Главный корень развивается из корешка зародыша. Придаточные корни отрастают от стебля, боковые корни - от главного и придаточных.

Корневые системы:

1) Стержневая

- хорошо развит главный корень;

- характерна для двудольных  растений (одуванчик, морковь).

2) Мочковатая

- главный корень не выделяется среди придаточных;

- характерна для однодольных  растений

Главные функции корня - всасывающая и опорная.

 

Дополнительные функции - является органом вегетативного размножения, осуществляет синтез органических веществ или запасает питательные вещества.

 

Побег - стебель, с расположенными на нем листьями и почками. Это основная часть растения, состоящая из узлов и междоузлий, которая растет в длину за счет верхушечных и вставочных меристем (образовательная ткань).

Функции стебля:

- проведение водных растворов из корня в листья и обратно;

- увеличение поверхности растения  путем ветвления;

- образование листьев и цветков;

- накопление питательных веществ;

- вегетативного размножения;

- опорная

Место прикрепления листьев и почек  к стеблю - узел. Участок стебля, расположенный между узлами - междоузлие. Почка - это зачаточный побег.

По расположению почки делятся  на:

- верхушечные, за счет которых  удлиняется стебель,

- пазушные,

- придаточные.

Бывают:

- вегетативные - состоят из придаточного  стебля, чешуи, зачаточных листьев и конуса нарастания

- генеративные - состоят из зачаточного  стебля, чешуи и зачатка цветка  или соцветия.

Внутреннее строение стебля:

- на поверхности среза различается  кора, состоит из пробки и луба.

- глубже находится древесина - основная ткань, в центре - рыхлая сердцевина.

Между корой и древесиной находится  камбий - образовательная ткань, от которой зависит утолщение стебля. Пробка защищает глубже лежащие клетки стебля от излишнего испарения, в  ней осуществляется газообмен. Через луб перемещаются растворы органических веществ. Древесина основная часть ствола дерева. В состав древесины входят длинные трубкообразные сосуды. Все слои клеток древесины, образовавшиеся за год, составляют годичное кольцо прироста. Сердцевина состоит из крупных клеток с тонкими оболочками.

 

Лист - боковой вегетативный орган растения.

Лист состоит из листовой пластинки, черешка и основания. Листья, не имеющие  черешка, называют сидячими (злаки).

На листовой пластинке заметны  многочисленные жилки. Их функции - проводящая и механическая.

Листья бывают:

- простые (край листовой пластинки  или ровный, или зубчатый, или  пильчатый, или выемчатый).

- сложные (черешок разветвленный  и на нем сидят несколько  листовых пластинок).